DE102013220530A1

DE102013220530A1 - Verfahren zum Erfassen des Befüllzustandes bei einer Kupplung

Info

Publication number: DE102013220530A1
Application number: DE201310220530
Authority: DE
Inventors: Michael SOHLER; Peter Schiele
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Erfassen des Befüllzustandes bei einer hydraulisch angesteuerten Kupplung eines Automatikgetriebes eines Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei anhand eines getriebeeingangsseitigen Drehzahlverlaufes der Befüllzustand der Kupplung ermittelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen des Befüllzustandes bei einer hydraulisch angesteuerten Kupplung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Bei einem Automatgetriebe beispielsweise mit Planetengetriebe und mit hydrodynamischen Anfahrelement bzw. Drehmomentwandler müssen bei einem Motorstart mehrere Schaltkupplungen geschaltet werden, um eine Gangstufe einzulegen. Die üblicherweise hydraulisch angesteuerten Schaltkupplungen werden über einen Ansteuerdruck mit Hydraulikmittel befüllt, um betätigt zu werden. Um den Befüllzustand der Kupplung zu ermitteln, ist über üblicherweise ein zusätzlicher Drucksensor erforderlich, der das Druckniveau entsprechend erfasst. Bei der Verwendung eines Drucksensors werden jedoch die Kosten in nachteiliger Weise erhöht. Der jeweilige Befüllzustand der Kupplung ist jedoch für die Durchführung eines Schaltvorganges bei dem Automatikgetriebe eine unbedingt unverzichtbare Information.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, die ohne zusätzlichen Drucksensor den Befüllzustand der Kupplung erfasst.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben sind.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Erfassen des Befüllzustandes bei einer hydraulisch angesteuerten Kupplung eines Automatikgetriebes eines Fahrzeuges wird anhand von getriebeeingangsseitigen Drehzahlverläufen der Befüllzustand der Kupplung ermittelt. Beispielsweise kann das Ende der Kupplungsbefüllung anhand einer Änderung des Gradienten bei der Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers des Getriebes erfasst werden.
Als getriebeeingangsseitiger Drehzahlverlauf kann somit vorzugsweise die Drehzahl der Turbine des hydrodynamischen Drehmomentwandlers erfasst werden. Als Auswertekriterien können vorzugsweise der Gradient des Turbinendrehzahlverlaufes verwendet werden.
Es hat sich gezeigt, dass zum Beispiel das Ende der Kupplungsbefüllung (Kupplung ist voll) anhand einer Turbinendrehzahländerung im Getriebe ermittelt werden kann. Beim normalen Gangeinlegen ohne beispielsweise aktivierte Start-Stop-Funktion führt die Drehzahländerung zu einem Drehmoment am Abtrieb, da ein Turbinenmoment ansteht. Bei aktivierter Start-Stop-Funktion steht in der Anfangsphase der Startprozedur trotz Motordrehzahl noch kein Turbinenmoment des Wandlers an, da sich die hydrodynamische Kreislaufströmung im Drehmomentwandler noch nicht aufgebaut hat. In dieser Phase kann ein Gang geschaltet werden, wenn das nötige Arbeitsölvolumen zur Verfügung steht, ohne eine Reaktion am Abtrieb zu erzeugen. Dies ist jedoch je nach Ausführung des Drehmomentwandlers bis zu einem bestimmten Drehzahlverhältnis zwischen Turbinendrehzahl und Motordrehzahl möglich.
Wenn ein Motorstart im Rahmen der Start-Stop-Funktion durchgeführt wird und davon ausgegangen wird, dass die nicht kraftschließenden Schaltelemente unmittelbar nach dem Start geschlossen sind, kann anhand des Verlaufes der Turbinendrehzahl der Zeitpunkt bestimmt werden, bei dem das kraftschließende Schaltelement bzw. die Kupplung in der Lage ist Moment zu übertragen. Dies stellt gleichzeitig den Zeitpunkt einer vollständig befüllten Kupplung dar.
Nach der Erkennung der vollständig befüllten Kupplung kann eine definierte Druckansteuerung zum vollständigen Beenden des Gangeinlegevorgangs erfolgen. Durch die vollständig befüllte Kupplung ist das Druckfolgeverhalten (Verhältnis zwischen Ansteuer-Vorgabedruck und Kupplung-Istdruck) entsprechend positiv und die Kupplung entsprechend gut regelbar. Dies verbessert den Komfort deutlich und auch die Dynamik bei Laständerungen während des Gangeinlegevorganges, zum Beispiel beim Übergang zum Fahren.
Für den Fall dass bei einem Startvorgang bei aktivierter Start-Stop-Funktion das Fahrzeug durch äußere Einflüsse, zum Beispiel durch Fahrbahnneigung in Bewegung gesetzt wird, muss die berechnete Synchrondrehzahl, welche sich aus dem Produkt von ausgangsseitiger Getriebedrehzahl und Übersetzung des gewählten Ganges berechnet, berücksichtigt werden. Für eine sichere Erkennung benötigt der Algorithmus einen Abstand der Synchrondrehzahl zur Turbinendrehzahl, so dass gilt Drehzahl der Turbine ungleich Synchrondrehzahl. Dies deshalb, da ansonsten keine ausreichende Änderung des Gradienten der Turbinendrehzahl aus der befüllten Kupplung sich abbilden kann und entsprechend erfasst werden kann.
Die erfindungsgemäße Erkennung des Befüllzustandes der Kupplung kann auch außerhalb der Start-Stop-Funktion eingesetzt werden, wenn insbesondere eine ausreichende Ölversorgung vorliegt, also die Ölpumpendrehzahl größer als eine Drehzahlschwelle oder eine Zusatzölversorgung aktiv ist. Ferner sollte der Wandlerbetriebspunkt derart gewählt sein, dass sich die hydrodynamische Kreislaufströmung noch nicht aufgebaut hat oder sich gerade im Aufbau befindet. Wie bereits erwähnt sollte ein ausreichender Abstand zwischen der Synchrondrehzahl und der Drehzahl der Turbine vorliegen.
Zum Beispiel bei Hybridvarianten mit hydrodynamischen Drehmomentwandler kann im elektrischen Fahrbetrieb, also wenn kleinere Motordrehzahlen als im verbrennungsmotorischen Betrieb auftreten, ebenfalls das vorgeschlagene Verfahren angewendet werden, um den Befüllzustand der Kupplung zu ermitteln.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1A ein Diagramm mit Verläufen des Vorgabedruckes und des Ist-Druckes während der Kupplungsbefüllung;
1B ein Diagramm mit Verläufen der Motordrehzahl, der Turbinendrehzahl und der Abtriebsdrehzahl; und
1C ein Diagramm mit dem Verlauf des Gradienten der Turbinendrehzahl.
In 1A sind die Druckverläufe beim Befüllen der hydraulisch angesteuerten Kupplung beispielhaft dargestellt. Der Vorgabedruck wird durch elektronische Ansteuerung erzeugt, wobei der Ist-Druck der tatsächlich an der Kupplung anliegende Druck zum Befüllen der Kupplung ist. Zum Zeitpunkt 1 beginnt der Motorstart, d.h. der Vorgabedruck wird auf eine vordefinierte Schwelle erhöht und zum Zeitpunkt 2, welches der vollständigen Befüllung entspricht, abgesenkt. Der Ist-Druck erhöht sich von Beginn des Motorstarts bis zum Zeitpunkt 2, an dem die Kupplung vollständig befüllt ist. Zum Zeitpunkt 2 wird das Maximum erreicht. Nach dem vollständigen Befüllen der Kupplung wird der Schaltvorgang bis zum Zeitpunkt 3 durchgeführt, an dem der hydrodynamische Drehmomentwandler das Moment überträgt.
In den Diagrammen ist die mögliche Überwachungszeit mit A gekennzeichnet. Die Kupplungsbefüllungsphase ist mit B bezeichnet, während mit C die Phase bezeichnet ist, in der die Kupplung nach Vorgabe angesteuert wird, um den Schaltvorgang abzuschließen.
1B zeigt die Drehzahlverläufe der Motordrehzahl n_mot, der Turbinendrehzahl n_t und der getriebeabtriebsseitigen Drehzahl n_ab vom Beginn des Motorstart zum Zeitpunkt 1 bis zum Ende der Schaltvorganges zum Zeitpunkt 3.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest einer der getriebeeingangsseitigen Drehzahlverläufe erfasst und ausgewertet, um den Befüllzustand zum Zeitpunkt 2 der Kupplung zu ermitteln. Anhand des Verlaufes der Turbinendrehzahl n_t wird ersichtlich, dass die Turbinendrehzahl n_t nach Beginn des Motorstart zum Zeitpunkt 1 kontinuierlich bis kurz vor dem vollständigen Befüllen der Kupplung zum Zeitpunkt 2 ansteigt und dort ein Maximum erreicht. Die Getriebe abtriebsseitige Drehzahl n_ab steigt in diesem Zeitpunkt noch nicht an, da keine Drehmomentübertragung erfolgt.
Mit C ist der Abstand zwischen der Turbinendrehzahl n_t und der Synchrondrehzahl bzw. der Getriebeabtriebsdrehzahl n_ab multipliziert mit der Gangübersetzung angedeutet.
Schließlich zeigt 1C ein Diagramm, indem der Verlauf des Gradienten ng_turb der Turbinendrehzahl n_t zwischen den Zeitpunkten 1 und 3 dargestellt ist. Aus dem Verlauf ist zu erkennen, dass eine Gradientenänderung, also eine Umkehr des Vorzeichens des Gradienten ng_turb der Turbinendrehzahl n_t genau zum Zeitpunkt 2 auftritt, an dem die Kupplung vollständig befüllt ist. Somit kann zumindest aus der Erfassung und Auswertung des Verlaufes des Gradienten ng_turb der Turbinendrehzahl n_t eindeutig im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden, wann die Kupplung vollständig befüllt ist.
Zusammenfassend kann im Rahmen des Verfahrens der Verlauf der Turbinendrehzahl n_t des hydrodynamischen Drehmomentwandlers erfasst werden und nach Erreichen eines lokalen Maximums der Turbinendrehzahl n_t erkannt werden, dass die Kupplung vollständig befüllt ist. Alternativ oder auch zusätzlich kann im Verfahren der Verlauf des Gradienten ng_turb der Turbinendrehzahl n_t des hydraulischen Drehmomentwandlers erfasst werden und bei Erreichen eines Wendepunktes bzw. bei Vorzeichenwechsel im Verlauf des Gradienten ng_turb erkannt werden, dass die Kupplung vollständig befüllt ist.
Bezugszeichenliste

1: Zeitpunkt Motorstart
2: Zeitpunkt Kupplung vollständig befüllt
3: Zeitpunkt Ende Gangschaltvorgang/Wandler überträgt Moment
A: mögliche Überwachungszeit
B: Kupplungsbefüllphase
C: Kupplung wird Vorgabe angesteuert
n_mot: Motordrehzahl
n_t: Turbinendrehzahl des Wandlers
n_ab: getriebeabtriebsseitige Drehzahl
ng_turb: Gradient der Turbinendrehzahl
rpm: Drehzahl pro Minute

Claims

Verfahren zum Erfassen des Befüllzustandes bei einer hydraulisch angesteuerten Kupplung eines Automatikgetriebes eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von zumindest einem getriebeeingangsseitigen Drehzahlverlauf der Befüllzustand der Kupplung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als getriebeeingangsseitige Drehzahlverläufe die Turbinendrehzahl (n_t) und/oder der Gradient (ng_turb) der Turbinendrehzahl (n_t) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers erfasst und ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Turbinendrehzahl (n_t) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers erfasst wird und nach Erreichen eines lokalen Maximums der Turbinendrehzahl (n_t) erkannt wird, dass die Kupplung vollständig befüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient (ng_turb) der Turbinendrehzahl (n_t) des hydraulischen Drehmomentwandlers erfasst wird und bei Erreichen eines Wendepunktes im Verlauf des Gradienten (ng_turb) erkannt wird, dass die Kupplung vollständig befüllt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehzahl- und Gradientenerfassung eine vorhandene Drehzahlsensorik am Eingang des Getriebes verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im Rahmen des so genannten Start-Stop-Modus bei dem Automatikgetriebe verwendet wird.